製造業の安全在庫：必要な数量の計算方法

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たとえ単価の安い部品でも、欠品すれば組立ラインが止まることがあります。その部品を多めに持っておくのは、理にかなった判断に思えるでしょう。しかし、すべての部品を多めに持てば、必要になるとは限らない在庫に、たちまち資金が拘束されてしまいます。

安全在庫という考え方を使えば、在庫を多めに持つ目的が明確になります。単に補充の調整が難しいからではなく、不確実性に備えるために持つのです。実際に見込まれる需要と補充期間を基に必要な余裕分を計算し、そのうえで次のロットを計画上必要な時期までに補充できるかを確認します。

自社で製造して補充する場合、この後半の確認に役立つのがSkyPlannerです。Arcturusが補充ロットをほかの製造作業と併せてスケジューリングし、Gantt画面でその完了予定を確認できます。設備ごとの作業順の調整にかかる時間を減らし、欠品の恐れにも早めに対応できます。

製造業における安全在庫とは

安全在庫とは、予想外の需要や補充の遅れによる欠品リスクを抑えるために、余裕を持って保有する在庫です。製造業では、どの段階で在庫の確保が重要になるかに応じて、購入資材、共通部品、完成品などの形で保有します。

安全在庫は、補充期間中に見込まれる需要を賄う在庫に上乗せする分です。次のロットが届くまでにブラケットを320個使う見込みであれば、その320個は通常の需要に対応する在庫です。見込みを超える需要に備えて追加する余裕分が、安全在庫に当たります。

あらかじめ分かっている季節的な需要増は、需要計画に織り込みます。仕入先のリードタイムが恒常的に長くなったのであれば、補充の前提条件を見直します。どちらも、根拠の不明な余裕分に紛れ込ませるべきではありません。

安全在庫も、使うことを前提とした在庫です。必ずしも別に保管し、誰も手をつけてはいけない予備在庫ではありません。一部を使っただけで計画が失敗したとはいえませんが、繰り返し使い切っているなら原因を調べる必要があります。

安全在庫で何を守るかを決める

まず、欠品したときの影響が大きい品目から検討します。多くの組立品に使う安価な締結部品は、簡単に代替できる高価な部品より、注意を払うべき場合があります。

その部品がなければ何が起こるかを考えます。ボトルネックが止まるのか、顧客への出荷が待たされるのか、それとも別の作業に切り替えられるのか。その影響と、余分な在庫を持つことで生じる資金負担、保管費、劣化や陳腐化による損失を比較します。

次に、どの段階で在庫を持つかを決めます。共通部品の在庫なら複数の完成品に対応でき、完成品在庫なら特定の製品をすぐに出荷できるよう備えられます。同じ供給の乱れに備えるために、部品表の各階層へ機械的に余裕分を加えてはいけません。それぞれの安全在庫が、どのリスクをカバーするのかを明確にします。

部品の場合は、その在庫拠点での需要を使います。製造ロットによって部品の払出しパターンが変わるため、顧客向け出荷量を部品所要量の代わりに使えるとは限りません。既知の所要量を基に資材計画を立て、安全在庫はそこに残る不確実性に備えるものとします。

安全在庫の計算方法

需要に変動があり、補充期間が一定で安定している品目には、一般的に次の計算式を使います。

安全在庫 = z × σd × √L

各記号の意味は次のとおりです。

• zは、設定したサイクルサービス水準に対応する係数です。
• σdは日次需要の標準偏差で、1日ごとの需要量が平均の周りでどの程度ばらつくかを表します。
• Lは、日次需要と同じ日数の数え方で表した補充リードタイムです。

このモデルは、各日の需要が互いに独立していて、ある程度安定しており、補充期間中の需要に正規近似を適用できることを前提としています。継続的に消費する品目の検討には有用な出発点ですが、すべての製造品目に使える万能な式ではありません。

製造現場を想定した計算例

組立ラインで使う共通の取付ブラケットを製造する工場を想像してください。完成したロットは部品倉庫に入庫します。以下は説明用の数値です。

入力項目	値
1稼働日当たりの平均需要	ブラケット80個
日次需要の標準偏差	ブラケット20個
使用可能な在庫になるまでの一定の補充期間	4稼働日
目標サイクルサービス水準	95%
対応するz係数（丸めた値）	1.65

この工場は補充の要否を常時確認しており、週次確認による追加の待ち時間はありません。各補充ロットは、4稼働日後に全量がまとめて使用可能になります。

計算は次のとおりです。

安全在庫 = 1.65 × 20 × √4 = ブラケット66個

この66個は、不確実性に備える余裕分です。補充期間中の予想需要は、これとは別に計算します。

80 × 4 = ブラケット320個

予想需要と安全在庫を合計すると、ブラケット386個になります。この例では、これが補充を開始する基準となり、次のロットの数量を表すわけではありません。

適切なデータから入力値を求める

日次需要のばらつきは、実態を代表する日別の需要量データから計算します。実際に需要がゼロだった稼働日も含めてください。月次の標準偏差を日数で割るのではなく、日別の実績値の標準偏差を使います。記録漏れや、満たせなかった需要がないかも確認します。欠品のために生産で部品を使えなかった場合、払出し量だけを見ると需要を実態より低く見積もってしまいます。

予測できる変化は需要計画に織り込みます。消費量に増加傾向や季節性がある場合、過去のばらつきをそのまま使うと、既知のパターンと不確実性を混同しかねません。以前の平均からのずれをすべて偶然の変動として扱うのではなく、予測後に残る誤差に基づく方法を使います。

補充期間は、その品目が使用可能になるまでを測ります。購入資材であれば、荷受けや検査も含まれる場合があります。この例のブラケットでは、待ち時間、全工順の加工、部品倉庫への移動までが対象です。設備の実加工時間だけが補充期間ではありません。

日数の数え方も統一する必要があります。稼働日ベースで日次需要のばらつきを測ったなら、リードタイムも同じ稼働日ベースで表します。暦日と稼働日を、確認せずに混在させてはいけません。

リードタイムも変動する場合は？

補充に4日かかることもあれば8日かかることもある場合、4日固定のモデルでは対応できません。Lに平均値を入れるだけでは、その分の不確実性を織り込めません。

リードタイムのばらつきを含むモデルを使うか、実際の各補充期間中の需要を分析して、必要な余裕分を推定します。繁忙期に消費量と製造の待ち行列がどちらも増えていないか確認してください。両者が関連している場合、需要とリードタイムが独立していると仮定した式では、リスクを正しく表せない可能性があります。

需要が断続的に発生する品目、1回の払出し量が非常に大きい品目、使える履歴が少ない品目では、実際の需要パターンに照らして別の方法を検証します。類似品目の情報と現場の判断に基づいて暫定的な余裕分を設けることも、実務的な選択肢です。ただし、その根拠を記録し、データが蓄積するにつれて見直すことが条件です。

係数だけでなく、サービス水準を決める

この計算でサイクルサービス水準95%とは、モデルの前提が成り立つ場合に、欠品せずに補充サイクルを終えられる確率が約95%であることを意味します。需要数量の95%を即座に供給できるという意味でも、顧客注文の95%を納期どおりに届けられるという意味でもありません。

需要数量のうち、在庫から直接供給できた数量の割合をフィルレートといいます。わずかな欠品も大量の欠品も、それぞれ「欠品が発生した1サイクル」と数えられますが、フィルレートや生産への影響は大きく異なります。

目標は、欠品したときの影響と安全在庫の保有コストに応じて決めます。在庫金額が小さいという理由だけで、安価な品目すべてに低い目標を設定してはいけません。

同じブラケットでサイクルサービス水準の目標を99%に上げる場合、丸めたz係数は2.33となります。

2.33 × 20 × √4 = ブラケット93.2個、切り上げて94個

これは、備える水準に応じて余分に持つブラケットを66個にするか94個にするかという選択です。すべての品目に99%のサービス水準を勧めるものではありません。追加の備えが、それだけの在庫を持つ負担に見合うかを評価します。

安全在庫・発注点・ロットサイズは別々に決める

これらの数量は、それぞれ異なる問いに答えるものです。

決定項目	決める内容	ブラケットの例
安全在庫	不確実性に備えて追加する数量	ブラケット66個
発注点	補充を開始するタイミング	在庫ポジションがブラケット386個
ロットサイズ	1回に補充する数量	例としてブラケット400個のロット

ここで用いる、在庫を常時確認する方式では、次のように計算します。

発注点 = 補充期間中の予想需要 + 安全在庫

発注点 = 320 + 66 = ブラケット386個

補充の判断には、在庫ポジションを使います。使用可能な手持在庫に未入庫の補充数量を加え、在庫管理ルールに従って、未充足の需要や引当済みの需要を差し引いた数量です。同じ所要量を二重に差し引かないようにしてください。現物の在庫残高だけを見ると、十分な数量をすでに手配していても、さらに1ロット手配してしまうことがあります。

ただし、手配済みの補充品も、入庫するまでは組立に供給できません。手配数量を確認すれば重複手配は防げても、入庫予定日が遅ければ欠品は防げない場合があります。数量の確認と、必要な時点で使用できるかの確認は、必ず併せて行ってください。

ブラケットを400個ずつ生産するという判断は、安全在庫とは別のものです。ロットサイズは、段取りや運搬・取扱い、生産能力を考慮して決めます。最小生産数量はロットサイズの下限であり、安全在庫の目標値ではありません。ロットを大きくしても、不確実性への備えが適正になるとは限らず、平均在庫だけが増えることもあります。

一定の間隔でしか補充の要否を確認しない場合は、次の確認までの待ち時間も在庫でカバーする必要があります。常時確認する方式で用いたリードタイム四日の計算を、週次確認の方式にそのまま流用してはいけません。また、一度に大量に払い出すと、在庫ポジションが発注点を大きく下回ることがあります。必ず386個の時点で補充を開始できるとは考えず、この点も考慮してください。

安全在庫を増やす前に、使い切った原因を特定する

ブラケットの補充ロットが、補充方針で想定した日より2稼働日遅く完成する予定になっているとします。平均的な消費量で考えると、その2日間には追加で80 × 2 = 160個のブラケットが必要です。需要の変動に備えた66個の安全在庫は、この判明している遅れまでカバーするように算定したものではありません。

目の前の欠品には、緊急の補充や一時的な在庫の積み増しが必要になることもあります。しかし、恒常的な安全在庫を増やすだけでは、原因となったスケジュール上の問題は残ります。

起きている状況	確認・見直しの内容
想定外の需要が、計画で見込んだ範囲を繰り返し超える	需要のばらつき、需要に関する前提、サービス水準の目標を見直す。
通常の補充に以前より時間がかかる	リードタイム中の予想需要を更新し、在庫でカバーすべき期間の変更に合わせて安全在庫を再計算する。
手配済みのロットが設備の加工待ちとなり、遅れることが分かっている	生産能力、資材、優先順位に関する競合を解消し、他の作業への影響を確認する。
帳簿上は在庫があるのに、現物が見つからない、または使用できない	目標在庫量を変える前に、在庫残高、引当、品質ステータスを修正する。
歩留まりの低下により、資材消費が計画を上回る	計画に織り込む消費量の余裕を修正し、工程を調査する。予想されるロスと不確実性を区別する。

複数の原因が重なっている場合もあります。スケジューリングを改善しても、実際に存在する仕入先の不確実性はなくなりません。在庫を積み増しても、不足している生産能力が生まれるわけではありません。大切なのは、今直面している欠品に対して、どの対策が有効なのかを見極めることです。

SkyPlannerで補充予定日に確かな裏付けを

補充数量を決めたら、SkyPlanner APSを使って、顧客からの受注と両立する生産スケジュールに落とし込めます。在庫補充の順番を別に管理して手作業で調整するのではなく、同じ設備を使う他の作業と同じ計画の中で補充ロットをスケジューリングできます。

Arcturusは、設定された生産リソース、シフト、各工程の所要時間、依存関係、優先順位を基にスケジュールを計算します。Gantt画面では、ロットの工順と完成予定を確認できます。未完了の製造指図を使用可能な在庫とみなすのではなく、組立で必要になる前にブラケットの補充が完了するかを確認できます。

緊急の顧客注文によって補充ロットを後ろにずらす必要が生じたときも、優先順位を決めるのは担当者です。Arcturusが作業順序を再計算し、担当者は影響を受ける作業全体の時期を確認します。資材の利用可能状況を考慮するスケジューリングを有効にしている場合は、資材がそろう時期も作業の開始時点に反映されます。Autopilotでは、設定したイベントの発生時や指定した実行時刻に計画を更新でき、その際も設定済みのルールとロックは維持されます。

競合する作業の順番を手作業で調整する負担を減らし、まだ計画を変更できるうちに補充の遅れを把握する。これが、SkyPlannerを選ぶ実務上のメリットです。

安全在庫の方針を決めることと、作業をスケジューリングすることは分けて考えてください。SkyPlannerの在庫低下アラートは、補充オーダーの作成を担当者に促すものであり、在庫水準に応じてオーダーを自動作成する機能ではありません。必要な在庫の余裕量は、上記の計算で決めます。Arcturusは、担当者が作成した作業やシステム連携で取り込んだ作業のスケジューリングを担います。

部門間の調整改善がPiristeelにもたらした変化

屋根用安全製品や雨水排水システムを製造するPiristeelは、以前は部門間で状況を十分に共有できず、大きな生産ロットと多くのバッファ在庫に頼っていました。同社のSkyPlanner導入事例では、生産全体でGantt画面を共有し、小ロット生産の調整がしやすくなったと述べられています。円滑な操業のために、大量のバッファ在庫を持つことは、もはや必須ではなくなりました。

この経験は、計画を可視化し、作業間の調整を図ることの価値を示しています。目指すのは、すべてのバッファ在庫を単純に削ることではありません。生産スケジュールの管理が難しいという理由で、余分な在庫を抱えずに済むようにすることです。

安全在庫と補充計画を併せて見直す

最初に対象とする品目について、需要の算定根拠、補充品が使用可能になるまでの時間、サービス水準の目標、算定した安全在庫、補充の判断ルール、ロットサイズを記録してください。その後の欠品状況と実際の補充実績を、設定した方針と照らし合わせます。需要、供給の信頼性、リードタイム、欠品による影響が変わったら、方針を見直してください。一度の補充サイクルで問題がなかっただけでは、安全在庫が過剰だと判断する根拠にはなりません。

実際の不確実性に対しては、根拠のある在庫の余裕を確保しましょう。そのうえでSkyPlannerを使い、補充予定日を可視化し、競合する生産作業を調整してください。SkyPlannerは、公開されたREST APIを通じてあらゆるERPやMESと連携できます。既存のシステムを活用しながら、スケジューリングを改善できます。

SkyPlannerのデモを予約して、補充対象の1品目と、最近その補充ロットを後ろ倒しにした緊急注文を題材に確認してみませんか。共通のスケジュール上で調整すると完成予定日がどう変わり、計画担当者がどのような対応を選べるのかをご覧ください。まずはご自身で操作を試したい方は、デモデータでSkyPlannerをお試しください。